基于課程思政的土木工程材料課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐

周 揚(yáng)， 馮 攀， 蔣金洋， 楊樹東

（東南大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 211189）

習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上提出，要堅(jiān)持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面。在此背景下，將思政元素融入專業(yè)課程教學(xué)是高等教育課程改革的必然趨勢和重要方向［1-2］。近年來，全國高校持續(xù)推進(jìn)和深化課程思政建設(shè)，已取得了較為豐碩的改革成果［3-5］。

土木工程材料是土建類專業(yè)必修的核心課程，推進(jìn)土木工程材料課程的思政建設(shè)，對培養(yǎng)高素質(zhì)新工科人才具有重要意義［6-7］。本文以課程思政為引領(lǐng)，探索土木工程材料課程與思想政治工作結(jié)合的科學(xué)途徑，使土木工程材料基礎(chǔ)知識與思政理論同向同行、合理相融，并基于東南大學(xué)土木工程材料系優(yōu)良的師資條件，列舉實(shí)例論述展開課程思政的具體舉措，力爭打造土木工程材料課程思政教學(xué)高地。

一、土木工程材料的課程特點(diǎn)

土木工程材料課程是土木工程、交通工程等專業(yè)的必修課，共計(jì)32 學(xué)時(shí)，以培養(yǎng)學(xué)生掌握土木工程材料的基本類別、性質(zhì)，了解各種土木工程材料在工程應(yīng)用中的作用，掌握主要土木工程材料的性能及應(yīng)用技術(shù)，為解決土木工程問題打好材料方面的基礎(chǔ)，同時(shí)培養(yǎng)和加強(qiáng)學(xué)生的社會責(zé)任感、職業(yè)道德、工程倫理和工匠精神［8-10］。該課程主要有以下特點(diǎn)。

（1）知識點(diǎn)多且瑣碎。土木工程材料內(nèi)涵豐富，包羅萬象，既包括了混凝土、鋼材、瀝青等結(jié)構(gòu)材料，又有玻璃、陶瓷、聚合物等功能性材料，覆蓋了金屬基、無機(jī)非金屬基、高分子基等材料大類。而在每一種材料類別中，又有較多需要記憶的知識點(diǎn)，比如對于混凝土材料，其原材料組成包括了水、砂石、水泥、礦物摻合料和外加劑五種組分，水化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)具有鮮明的多尺度特性（納觀、微觀、階段、宏觀），每一種組分、每個(gè)尺度的結(jié)構(gòu)均影響著混凝土材料的強(qiáng)度、耐久性、體積穩(wěn)定性等性能，知識體系極為龐雜，更新速度快，不易記憶。

（2）工程背景強(qiáng)。土木工程材料是一門以工程為載體的課程。土木工程材料被廣泛應(yīng)用于土木工程或交通工程中。其中，混凝土材料是全球范圍內(nèi)用量最多、最廣泛的工程材料，是建造橋梁、隧道、工民建筑的主要材料，鋼材多與混凝土材料配合使用，瀝青則是道路與橋面鋪裝的首選，土木工程材料是確保工程建設(shè)質(zhì)量與安全使用的重要環(huán)節(jié)；因此，土木工程材料具有很強(qiáng)的工程背景，容易造成學(xué)生對知識點(diǎn)的感性認(rèn)識差，理論與實(shí)踐差異大的印象。

（3）試驗(yàn)環(huán)節(jié)多。土木工程材料較為重視培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，課程中包含了較多的試驗(yàn)環(huán)節(jié)，比如混凝土的配合比設(shè)計(jì)、抗壓強(qiáng)度、耐久性、收縮開裂測試，鋼筋的抗拉強(qiáng)度、沖擊韌性測試，瀝青的馬歇爾和抗疲勞試驗(yàn)等。這些試驗(yàn)要求學(xué)生熟悉國標(biāo)規(guī)范的測試要求，能夠操作不同的儀器設(shè)備以精準(zhǔn)地完成各項(xiàng)試驗(yàn)任務(wù)，對動手能力的要求頗高。

二、課程思政設(shè)計(jì)與方法

土木工程材料課程的上述特點(diǎn)為課程思政元素的合理融入提供了契機(jī)與途徑。筆者認(rèn)為，土木工程材料課程的思政元素設(shè)計(jì)可以大國工程背景為基礎(chǔ)，與教學(xué)單元、教學(xué)內(nèi)容一一對應(yīng)（如表1所示），主要從以下幾個(gè)方面展開。

表1 土木工程材料課程教學(xué)單元、教學(xué)內(nèi)容、工程背景與思政元素設(shè)計(jì)

（一） 以大國工程引入激發(fā)學(xué)生專業(yè)熱情

當(dāng)前，在“碳達(dá)峰碳中和”“海洋強(qiáng)國”“交通強(qiáng)國”“西部大開發(fā)”等國家戰(zhàn)略和“一帶一路”倡議的引領(lǐng)下，我國正如火如荼地進(jìn)行大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)，比如：川藏鐵路、青藏公路、港珠澳大橋、渤海灣隧道、白鶴灘水電站等超級工程。在首次課或課程緒論介紹時(shí)，可從這部分內(nèi)容引入，講述只有在中國，通過社會主義集中力量辦大事的制度優(yōu)勢，在中國共產(chǎn)黨的堅(jiān)強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)下，才有可能完成這一系列的超級工程，在世界上任何其他國家都不可能實(shí)現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生樹立遠(yuǎn)大理想和愛國主義情懷，樹立正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀，全面提高學(xué)生思想政治素養(yǎng)。此外，在技術(shù)層面，論述我國已經(jīng)成為名副其實(shí)的建造強(qiáng)國，在基礎(chǔ)設(shè)施建造技術(shù)和土木工程材料工程質(zhì)量方面均已領(lǐng)先全球，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)熱情，肩負(fù)起時(shí)代賦予的光榮使命，努力進(jìn)取，砥礪前行。

（二） 以實(shí)際工程事故培養(yǎng)學(xué)生的工程倫理意識

雖然，在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域我國以“中國速度”馳名世界，然而，每年由于工程事故而造成的生命財(cái)產(chǎn)損失觸目驚心。在土木工程材料課程教學(xué)中，以實(shí)際工程事故為例幫助學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)肅認(rèn)真的設(shè)計(jì)態(tài)度，樹立安全意識，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感和使命感。通過學(xué)習(xí)課程所涉及的混凝土、鋼材、瀝青等材料的各種規(guī)范，使學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)格遵守各種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的習(xí)慣，增強(qiáng)遵紀(jì)守法意識，培養(yǎng)良好的職業(yè)道德；在課堂教學(xué)、作業(yè)點(diǎn)評等教學(xué)環(huán)節(jié)，注重強(qiáng)調(diào)原材料組分的含水率、堿含量控制及混凝土配合比設(shè)計(jì)中的單位等細(xì)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生敬業(yè)、精益、專注、創(chuàng)新等“工匠”精神。

（三） 以工程案例為教學(xué)單元培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的作風(fēng)

針對土木工程材料的知識點(diǎn)多且繁雜、不易記憶的課程特點(diǎn)，以實(shí)際工程為教學(xué)單元深化學(xué)生對知識的形象化認(rèn)知。邀請工程界人士作報(bào)告，做到基礎(chǔ)知識與工程實(shí)踐相結(jié)合，并從中提煉法治意識、社會責(zé)任、工匠精神等育人要素。例如：在講述“混凝土材料的耐久性”章節(jié)時(shí)，邀請港珠澳大橋的實(shí)際建設(shè)者對混凝土材料的實(shí)際質(zhì)量控制過程進(jìn)行講述，明確工程選材時(shí)的各項(xiàng)控制指標(biāo)，以幫助學(xué)生認(rèn)知不同原材料組成對混凝土耐久性的影響規(guī)律。此外，以工程案例為教學(xué)單元，可使身處課堂的學(xué)生貼近實(shí)際工程，了解工程需求，書本教材的知識點(diǎn)在實(shí)際工程中未必完全適用，上述方案可促使學(xué)生將所學(xué)知識靈活運(yùn)用；紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行，以工程案例為教學(xué)單元，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的精神，學(xué)會用唯物辯證法的思想看待和處理問題，掌握正確的思維方法，養(yǎng)成科學(xué)的思維習(xí)慣。

（四） 以第二課堂培養(yǎng)學(xué)生自主探索能力

針對土木工程材料工程背景強(qiáng)、試驗(yàn)多的特點(diǎn)，積極開展第二課堂建設(shè)，鼓勵學(xué)生多參加各類社會實(shí)踐活動，積累實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，積極參與“全國混凝土材料設(shè)計(jì)大賽”等相關(guān)競賽，更新材料設(shè)計(jì)理念，提高動手能力。此外，教師應(yīng)將科研與教學(xué)有機(jī)結(jié)合，將與教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)的科研前沿引入課堂，在鞏固學(xué)生對書本知識理解的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生以發(fā)展的眼光看待教材上的知識點(diǎn)，培養(yǎng)不斷探索、熱愛科學(xué)的精神；同時(shí)，在教學(xué)過程中應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)熱愛思考、科研興趣濃厚的學(xué)生，對其因材施教，引導(dǎo)他們積極參加大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練項(xiàng)目或教師自身的科研項(xiàng)課題，提高其自主探索未知領(lǐng)域的能力。通過課堂內(nèi)外、校園和社會的全方位無縫對接，將課程思政元素滲透大學(xué)生學(xué)習(xí)生活的方方面面，逐漸形成以第二課堂為途徑、以實(shí)踐教學(xué)為載體、以提高自主探索能力為培養(yǎng)目標(biāo)的“全過程、全方位、立體化、大思政”育人格局。

三、課程思政的實(shí)踐與評價(jià)——以東南大學(xué)土木工程材料系為例

基于上述課程思政設(shè)計(jì)理念與方法，結(jié)合東南大學(xué)土木工程材料系的實(shí)際情況，課程思政的具體實(shí)施與評價(jià)手段可從以下幾方面展開，舉例說明課程思政的實(shí)施效果。

（一） 行業(yè)領(lǐng)軍人物訪談與心得體會

東南大學(xué)土木工程材料系以孫偉院士、繆昌文院士、劉加平院士等為學(xué)科帶頭人的學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)多年來在國家重大工程建設(shè)、科學(xué)基礎(chǔ)研究、領(lǐng)軍人才培養(yǎng)及國際合作交流等領(lǐng)域碩果累累，可以此為背景講述本專業(yè)的學(xué)科自信，鼓勵學(xué)生積極開展假期社會實(shí)踐，采訪土木工程領(lǐng)域的知名企業(yè)家和領(lǐng)軍人物等，結(jié)合建國七十余年來我國建材行業(yè)的發(fā)展，撰寫心得體會。以東南大學(xué)土木工程材料系17 級本科生為例，先后采訪了中國工程院繆昌文院士、三峽集團(tuán)李文偉主任、港珠澳大橋管理局蘇權(quán)科總工、英國皇家科學(xué)院院士Karen教授等行業(yè)領(lǐng)軍人物，并將采訪內(nèi)容與自身心得相結(jié)合，出版了圖書《建材人生路》。該書回顧了中國建國七十余年來的建材發(fā)展史，總結(jié)了東南大學(xué)土木工程材料系數(shù)十年來的發(fā)展歷程，字里行間流露出學(xué)生對我國建材未來發(fā)展的期待和決心，對身處國際一流學(xué)習(xí)科研環(huán)境的無比自豪。該社會實(shí)踐項(xiàng)目榮獲中國青年報(bào)“第五屆尋找全國大學(xué)生十強(qiáng)暑期社會實(shí)踐團(tuán)隊(duì)”榮譽(yù)稱號。

（二） 院士師資解析課程難點(diǎn)

“混凝土的體積穩(wěn)定性”章節(jié)通常為土木工程材料課程的一大難點(diǎn)，概念較為抽象，難以理解，單純依靠教師口頭講解教學(xué)效果欠佳。東南大學(xué)土木工程材料系擁有頂級師資條件，新當(dāng)選的中國工程院院士劉加平教授在這一研究領(lǐng)域深耕多年，其團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的混凝土抗裂性的控制方法與該章節(jié)的主要知識點(diǎn)相對應(yīng)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)邀請劉加平院士為學(xué)生作報(bào)告，以實(shí)際工程為背景講授混凝土的體積穩(wěn)定性，使得抽象的概念以工程為載體更加具象化。此外，劉院士結(jié)合自身經(jīng)歷，講述其三十余年率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)克難，研發(fā)出國際領(lǐng)先水平的成套混凝土裂縫控制技術(shù)，終將產(chǎn)品應(yīng)用在三峽大壩、太湖隧道等重要工程中，具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)，引得世界同行爭相學(xué)習(xí)，以此激發(fā)學(xué)生的專業(yè)自信與民族自豪感。在報(bào)告過程中，學(xué)生積極思考，踴躍提問，氣氛熱烈，體現(xiàn)了良好的教學(xué)效果。

（三） 大國工匠講述工程材料控制細(xì)節(jié)

基于土木工程材料知識碎片化的特點(diǎn)，以超級工程案例為教學(xué)單元，由大國工匠以報(bào)告形式講述。例如：結(jié)合課程中提到的港珠澳大橋、深中通道等國家重大工程，邀請負(fù)責(zé)兩大工程建設(shè)混凝土材料質(zhì)量控制的中國交建第四航道工程局總工程師王勝年教授級高工來校作報(bào)告，加深學(xué)生對混凝土材料力學(xué)性能、工作性能、耐久性、體積穩(wěn)定性控制等相關(guān)基礎(chǔ)知識的了解，生動展現(xiàn)了知識在實(shí)際工程中的應(yīng)用。此外，這兩大世紀(jì)工程中所應(yīng)用的若干混凝土質(zhì)量控制技術(shù)，經(jīng)過數(shù)十年的不懈努力，已經(jīng)超越國外同行，處于世界前列。由此更加激發(fā)了學(xué)生的愛國熱情和民族自豪感，激勵學(xué)生奮發(fā)圖強(qiáng)，刻苦學(xué)習(xí)，早日投身社會主義現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)之中。

（四） 制定合理課程評價(jià)指標(biāo)

以東南大學(xué)土木工程材料系為例，學(xué)生的課程成績評定由課外實(shí)踐報(bào)告、各章節(jié)習(xí)題、課堂小組協(xié)作匯報(bào)與期末考試成績四部分組成。課外實(shí)踐報(bào)告主要為訪問行業(yè)領(lǐng)軍人物并撰寫心得。

設(shè)置自主選題的課堂小組協(xié)作匯報(bào)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生自主尋找學(xué)科研究熱點(diǎn)、收集素材、分析整合、交流合作與英文展示的能力。例如：結(jié)合課程礦物摻合料章節(jié)，通過講述學(xué)院張亞梅教授、高建明教授等學(xué)者開展固廢利用研究以提升水泥基材料各項(xiàng)性能的實(shí)踐經(jīng)歷，引導(dǎo)學(xué)生切實(shí)貫徹“可持續(xù)發(fā)展”理念，牢記“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展方向，自行分組搜集素材，就如何實(shí)現(xiàn)“碳中和、碳達(dá)峰”的發(fā)展目標(biāo)進(jìn)行調(diào)研，最終進(jìn)行小組匯報(bào)。結(jié)果表明，大部分學(xué)生的匯報(bào)效果良好，報(bào)告有深度，有廣度，有的采用全英文模式聚焦固廢材料的濫用和亂用現(xiàn)象，達(dá)到了本環(huán)節(jié)關(guān)注工程倫理、培育工匠精神的既定目標(biāo)。

期末考試環(huán)節(jié)，注重試題的靈活性與綜合性，緊貼工程背景。如：設(shè)置緊扣港珠澳大橋、深中通道等大國工匠報(bào)告內(nèi)容的試題，在考查土木工程材料基本知識點(diǎn)的同時(shí)，與國家重大工程實(shí)際相結(jié)合，使得學(xué)生不拘泥于書本，培育基本知識與解決實(shí)際問題能力兼?zhèn)涞男鹿た迫瞬拧＝Y(jié)果表明，在相關(guān)知識點(diǎn)上，學(xué)生的正確率較高，表明報(bào)告效果良好，聽課效率較高，有效將書本知識與工程實(shí)際相結(jié)合，表現(xiàn)出較強(qiáng)的解決實(shí)際問題的能力。

此外，針對課程思政教學(xué)改革效果，對東南大學(xué)土木工程材料系的學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查（如表2）。共回收問卷 28 份，有效問卷 28 份，結(jié)果如圖 1。有超過90%的學(xué)生認(rèn)為思政元素的加入激發(fā)了專業(yè)課的學(xué)習(xí)熱情，超過90%的學(xué)生認(rèn)為以工程為背景的思政教學(xué)方法加深了對專業(yè)知識的掌握和理解，超過80%的學(xué)生對本課程的考評方式非常滿意。

表2 調(diào)查問卷

圖1 問卷調(diào)查結(jié)果

四、結(jié)語

將思政元素融入各專業(yè)的課程教學(xué)，并立體化地貫穿于教學(xué)的全過程與各環(huán)節(jié)，是新時(shí)代高等教育發(fā)展的必然趨勢，同時(shí)也對高等教育教學(xué)工作者提出了挑戰(zhàn)。基于不同專業(yè)課特點(diǎn)的課程思政設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐方法，需要每一名任課教師在實(shí)踐中不斷完善和提高。本文以土木工程材料課程為例，通過深入挖掘本課程中的思政元素，在課程特點(diǎn)分析的基礎(chǔ)上提出了相適應(yīng)的課程思政方法，并基于東南大學(xué)土木工程材料系實(shí)況，具體論述了該課程思政方法的實(shí)施路徑與評價(jià)方式。實(shí)踐表明，思政元素的融入有助于激發(fā)學(xué)生的專業(yè)熱情與愛國主義情懷，勇敢地肩負(fù)起時(shí)代賦予的光榮使命，努力奮斗，砥礪前行。